基于HAL库的STM32-ADC学习（附带代码）

1.前言

STM32ADC是一种模拟/数字转换器，可以将模拟信号转换为数字信号。STM32ADC有多个通道，可以选择不同的输入源、转换模式、触发方式和采样时间。STM32ADC的转换结果可以通过中断、DMA或者寄存器读取。

在本文中，我将介绍如何使用STM32CubeMX和HAL库配置和使用STM32ADC，以及如何编写一个简单的ADC转换的代码实例。我将使用STM32F103C8T6开发板作为硬件平台，使用PC0作为ADC1的通道10输入，使用ADC1的通道16作为内部温度传感器输入。我将使用Keil uVision5作为编译器和调试器。

2.STM32CubeMX配置

1.首先，我们需要使用STM32CubeMX工具来生成初始化代码和配置文件。STM32CubeMX是一个图形化的软件配置工具，可以帮助我们快速设置STM32的外设和时钟。

2.打开STM32CubeMX后，我们选择New Project，然后在MCU Selector中搜索并选择STM32F103C8T6芯片。

3.然后，我们在Pinout & Configuration选项卡中，配置ADC1的通道10和通道16。我们将PC0设置为模拟输入模式，即ADC_IN10。我们将ADC1的通道16设置为内部温度传感器

4.接下来，我们在ADC1选项卡中，配置ADC1的参数。我们将ADC1的时钟设置为PCLK2/6，即10MHz，因为ADC1的最大时钟不能超过14MHz。我们将ADC1的分辨率设置为12位，即最高精度。我们将ADC1的数据对齐方式设置为右对齐，即低位有效。我们将ADC1的转换模式设置为连续转换，即转换结束后自动开始下一次转换。我们将ADC1的扫描模式设置为使能，即扫描所有被选择的通道。我们将ADC1的DMA模式设置为使能，即使用DMA传输转换结果。我们将ADC1的规则通道组的转换顺序设置为通道10和通道16，即先转换PC0的输入，再转换温度传感器的输入。我们将ADC1的规则通道组的采样时间设置为239.5个周期，即最长的采样时间，以提高转换精度。我们将ADC1的注入通道组的转换顺序和采样时间设置为默认值，因为我们不使用注入通道组。我们将ADC1的中断设置为禁止，因为我们使用DMA模式。我们将ADC1的模拟看门狗设置为禁止，因为我们不需要监测输入电压的阈值。

5.最后，我们在Project Manager选项卡中，设置工程的名称、位置、工具链等信息。我们选择Keil uVision5作为IDE，选择STM32F1xx_HAL_Driver作为硬件抽象层，选择NoRTOS作为操作系统，选择Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per peripheral作为代码生成选项。我

点击GENERATE CODE按钮，STM32CubeMX就会为我们生成初始化代码和配置文件，并自动打开Keil uVision5。

3.Keil uVision5编译和调试

在Keil uVision5中，我们可以看到STM32CubeMX生成的工程结构，我们主要关注的是main.c文件，这里是我们的主程序代码。我们可以看到STM32CubeMX已经为我们生成了一些函数，包括：

SystemClock_Config()：配置系统时钟，使用外部8MHz晶振，使得HCLK为72MHz，PCLK1为36MHz，PCLK2为72MHz。
MX_GPIO_Init()：初始化GPIO，设置PC0为模拟输入模式。
MX_DMA_Init()：初始化DMA，设置DMA1通道1为ADC1的传输通道，传输方向为外设到内存，传输模式为循环模式，传输数据宽度为半字，传输数据长度为2，传输优先级为高，传输地址递增模式为内存递增。
MX_ADC1_Init()：初始化ADC1，设置时钟为PCLK2/6，分辨率为12位，数据对齐方式为右对齐，转换模式为连续转换，扫描模式为使能，DMA模式为使能，规则通道组的转换顺序为通道10和通道16，规则通道组的采样时间为239.5个周期。

我们只需要在USER CODE区域添加我们自己的代码即可。我们的主要任务是：

定义一个数组，用于存储DMA传输的ADC转换结果。
启动DMA传输。
启动ADC转换。
计算温度传感器的温度值。
在调试窗口显示温度值。

我们的代码如下：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes *//* Private variables ---------------------------------------------------------*/
ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
uint16_t adc_value[2]; //定义一个数组，用于存储DMA传输的ADC转换结果
float temperature; //定义一个浮点变量，用于存储温度值
/* USER CODE END PV *//* USER CODE BEGIN 0 */
//重定向printf函数到ITM调试窗口
int fputc(int ch, FILE *f)
{ITM_SendChar(ch);return(ch);
}
/* USER CODE END 0 */int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_ADC1_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1); //启动ADC校准HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_value, 2); //启动DMA传输，传输地址为adc_value数组，传输长度为2/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */temperature = ((float)adc_value[1]) / 4095 * 3.3; //计算温度传感器的电压值，单位为Vtemperature = (temperature - 0.76) / 0.0025 + 25; //计算温度值，单位为摄氏度printf("The temperature is %.2f C\r\n", temperature); //在调试窗口打印温度值，保留两位小数HAL_Delay(1000); //延时1秒}/* USER CODE END 3 */
}

4.STM32ADC的应用场景

STM32ADC可以用于测量模拟信号的电压值，例如传感器的输出、电池的电压、电位器的位置等。STM32ADC还可以用于测量内部的温度传感器、参考电压和电流。STM32ADC的转换结果可以用于控制、显示、存储或者传输等目的。

STM32ADC的应用场景有很多，例如：

温度控制：我们可以使用STM32ADC测量温度传感器的输出电压，然后根据温度值来控制风扇、加热器或者空调等设备，实现温度的调节和保持。
电压检测：我们可以使用STM32ADC测量电池或者电源的电压，然后根据电压值来判断电池的剩余电量或者电源的稳定性，实现电源的管理和保护。
信号处理：我们可以使用STM32ADC采样模拟信号，然后对采样结果进行数字信号处理，实现信号的滤波、放大、调制、解调等功能。
数据采集：我们可以使用STM32ADC采集多个模拟信号，然后将采集结果存储在内存或者外部存储器中，实现数据的记录和分析。
人机交互：我们可以使用STM32ADC测量电位器或者滑动变阻器的位置，然后根据位置值来控制LED、LCD或者音频等设备，实现人机的交互和反馈。

以上只是STM32ADC的一些常见的应用场景，实际上STM32ADC的应用范围是非常广泛的，只要有模拟信号的存在，就可以使用STM32ADC来进行转换和处理。

5.STM32ADC的注意事项

在使用STM32ADC时，我们需要注意以下几点：

STM32ADC的输入电压范围是0V到VREF+，其中VREF+是参考电压，通常是3.3V或者内部的1.2V。如果输入电压超过VREF+，会导致ADC的损坏或者转换结果的不准确。
STM32ADC的转换精度和分辨率有关，分辨率越高，精度越高，但是转换时间越长。STM32ADC的分辨率可以选择6位、8位、10位或者12位，我们需要根据应用的需求来选择合适的分辨率。
STM32ADC的转换速度和采样时间有关，采样时间越长，转换速度越慢，但是转换精度越高。STM32ADC的采样时间可以选择1.5个周期到239.5个周期，我们需要根据输入信号的特性来选择合适的采样时间。
STM32ADC的转换模式可以选择单次转换、连续转换、扫描转换或者注入转换，我们需要根据应用的需求来选择合适的转换模式。单次转换只转换一次，需要软件或者硬件触发；连续转换不断地重复转换，无需触发；扫描转换按照设定的顺序转换多个通道，需要触发；注入转换可以在规则转换的间隙插入转换特定的通道，需要触发。
STM32ADC的触发方式可以选择软件触发、外部触发或者内部触发，我们需要根据应用的需求来选择合适的触发方式。软件触发是通过写入寄存器来启动转换；外部触发是通过外部的信号来启动转换，例如定时器、外部中断等；内部触发是通过内部的事件来启动转换，例如模拟看门狗、注入结束等。
STM32ADC的数据传输方式可以选择中断、DMA或者寄存器读取，我们需要根据应用的需求来选择合适的数据传输方式。中断方式是通过中断服务程序来处理转换结果，适合低速或者低频的转换；DMA方式是通过DMA控制器来传输转换结果，适合高速或者高频的转换；寄存器读取方式是通过读取寄存器来获取转换结果，适合单次或者简单的转换。